DE102013201615A1 - Body for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug hat einen Träger, der aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist und der als tragendes Strukturelement eine in einem Kollisionsfall des Kraftfahrzeugs Kollisionsenergie absorbierende Wirkung hat. Eine Stirnseite des Trägers ist schräg in Bezug auf eine Lastebene, die senkrecht zu einem Kollisionslastpfad verläuft, ausgebildet.A body for a motor vehicle has a carrier which is formed from fiber-reinforced plastic and which, as a load-bearing structural element, has an effect of absorbing collision energy in the event of a collision of the motor vehicle. An end face of the carrier is formed obliquely with respect to a load plane that is perpendicular to a collision load path.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug mit einem Träger, insbesondere einem Längsträger, der aus faserverstärkten Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoff, ausgebildet ist und wobei der Träger insbesondere ein tragendes Strukturelement der Karosserie bildet und derart ausgelegt ist, dass er im Falle einer Kollision zu einem Abbau einer Kollisionsenergie maßgeblich beitragen kann.The present invention relates to a bodywork for a motor vehicle with a carrier, in particular a longitudinal member, which is made of fiber-reinforced plastic, in particular carbon fiber reinforced plastic, and wherein the carrier in particular forms a supporting structural element of the body and is designed such that it in the event of a collision can significantly contribute to reducing collision energy.
Es ist bekannt, in einer Kraftfahrzeugkarosserie einen Längsträger, der in einem Kollisionslastpfad angeordnet ist, aus kohlefaserverstärkten Kunststoff auszubilden und diesen an einer bestimmten Stelle zu schwächen, so dass ein Versagen des kohlefaserverstärkten Kunststoffträgers an der geschwächten Stelle eintritt und sich von dieser Stelle aus fortpflanzt. Eine derartige Vorgehensweise bei einem tragenden Teil aus faserverstärktem Kunststoff wird auch Triggerung genannt.It is known to form a longitudinal beam disposed in a collision load path of carbon fiber reinforced plastic in a vehicle body and to weaken the same at a certain point, so that failure of the carbon fiber reinforced plastic carrier enters the weakened position and propagates from that position. Such a procedure with a load-bearing part made of fiber-reinforced plastic is also called triggering.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug mit einem Träger, insbesondere einem Längsträger, der aus faserverstärkten Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoff, ausgebildet ist, zu schaffen, wobei ein Auslösen oder Steuern eines Versagens des Trägers bei einer bestimmten Kollisionslast mit einfachen Mitteln erfolgt und ein Kraftspitze zu Beginn des Versagens geeignet reduziert werden kann.It is the object of the present invention to provide a bodywork for a motor vehicle with a carrier, in particular a side member, which is made of fiber-reinforced plastic, in particular carbon fiber reinforced plastic, wherein triggering or controlling a failure of the carrier at a certain collision load with simple means and a power point at the beginning of the failure can be suitably reduced.
Diese Aufgabe wird durch eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Insbesondere hat die Karosserie für ein Kraftfahrzeug einen Träger, der aus faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist und der als tragendes Strukturelement eine in einem Kollisionsfall des Kraftfahrzeugs Kollisionsenergie absorbierende Wirkung hat. Eine Stirnseite des Trägers ist schräg in Bezug auf eine Lastebene, die senkrecht zu einem Kollisionslastpfad verläuft, ausgebildet.This object is achieved by a bodywork for a motor vehicle having the features of
Der Träger ist insbesondere ein Längsträger eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein linker oder rechter vorderer Längsträger, der bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor auch Motorträger genannt wird. Der faserverstärkte Kunststoff ist beispielsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff. Als tragendes Strukturelement ist ein Karosserieelement gemeint, das zu einer sogenannten Kollisionsfestigkeit (Crashfestigkeit) der Karosserie in einem Kollisionsfall beiträgt. Ein tragendes Strukturelement einer Karosserie kann ferner in gewissem Umfang eine Kollisionsenergie absorbieren bzw. abbauen. Eine Kollision kann beispielsweise eine Frontalkollision des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsgegner, wie einem anderen Kraftfahrzeug oder einem festen Hindernis sein. Schräg in Bezug auf eine Lastebene bedeutet nicht parallel zu der Lastebene. Eine Stirnseite des Trägers kann eine erste, beispielsweise vordere, Stirnseite oder eine zweite, beispielsweise hintere, Stirnseite des Trägers sein. Eine Stirnseite ist eine Seite, die sich im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des Trägers erstreckt.The carrier is in particular a longitudinal member of a motor vehicle, for example a left or right front side member, which is also called motor support in motor vehicles with front engine. The fiber-reinforced plastic is for example carbon fiber reinforced plastic. As a structural member is a body element is meant, which contributes to a so-called collision resistance (crash resistance) of the body in a collision case. A load-bearing structural element of a body can also absorb, to some extent, a collision energy. A collision may be, for example, a head-on collision of the motor vehicle with a collision opponent, such as another motor vehicle or a fixed obstacle. Sloping with respect to a load plane does not mean parallel to the load plane. An end face of the carrier may be a first, for example, front, front side or a second, for example, rear, end face of the carrier. An end face is a side that extends substantially transverse to a longitudinal axis of the carrier.
Durch die lediglich schräge Ausbildung der Stirnseite des Trägers zu der Lastebene ist eine besonders einfache Steuerung des Versagens des Trägers, d. h. eine besonderes einfache Triggerung, des Trägers möglich. Es ist keine aufwendige Nachbearbeitung des Trägers nach seiner Herstellung notwendig, um eine derartige Triggerung zu erzielen. Durch die schräge Anordnung der Stirnseite gegenüber der Stirnseite des Trägers wirkt eine Kollisionslast nicht auf einen gesamten Querschnitt des Trägers sondern lediglich auf einen Teil des Querschnitts des Trägers. Damit ist die Kollisionslast lediglich auf den Teil des Querschnitts konzentriert, so dass bereits bei einer geringeren Kraft ein sprödes Versagen des Trägers eintritt.Due to the merely oblique formation of the end face of the carrier to the load plane is a particularly simple control of the failure of the carrier, d. H. a special simple triggering of the carrier possible. There is no expensive post-processing of the carrier after its production necessary to achieve such triggering. Due to the oblique arrangement of the end face relative to the front side of the carrier, a collision load does not act on an entire cross section of the carrier but only on a part of the cross section of the carrier. Thus, the collision load is concentrated only on the part of the cross section, so that even at a lower force a brittle failure of the carrier occurs.
Bevorzugt beträgt ein Winkel der Stirnseite des Trägers gegenüber der Lastebene 1° bis 14°. Vorteilhafter beträgt der Winkel 5° bis 10°.An angle of the end face of the carrier relative to the load plane is preferably 1 ° to 14 °. Advantageously, the angle is 5 ° to 10 °.
Bei diesem Winkel ist eine besonders geeignete Auslösung eines Versagens des Trägers bei einer optimalen Kraft/Weg-Kurve in einem Kollisionslastfall möglich. Die Kraft/Weg-Kurve ist durch eine anfängliche elastische Verformung des Trägers und ein sich anschließende sprödes Versagen des Trägers ausgeprägt. Eine optimale Kraft/Weg-Kurve verläuft möglichst geradlinig bei gleicher Kraft, wobei ein anfänglicher Spitzenwert der Kraft am Beginn des Weges, also bei der anfänglichen elastischen Verformung, nicht zu hoch ausfallen sollte, d. h. nicht Wesentlich über dem sich anschließenden Kraftniveau des spröden Versagens liegen sollte. Eine sogenannte Triggerung des Trägers über die Stirnseite, die schräg zu einer Lastebene ausgebildet ist, ist demnach geeignet derart ausgebildet, dass die anfängliche Kraftspitze möglichst gering ausfällt.At this angle, a particularly suitable triggering of a failure of the carrier at an optimal force / displacement curve in a collision load case is possible. The force / displacement curve is characterized by an initial elastic deformation of the carrier and a subsequent brittle failure of the carrier. An optimal force / displacement curve is as straight as possible with the same force, with an initial peak of the force at the beginning of the path, ie at the initial elastic deformation should not be too high, d. H. should not be significantly above the subsequent force level of brittle failure. A so-called triggering of the carrier over the end face, which is formed obliquely to a load plane, is thus suitably designed such that the initial force peak is as small as possible.
Gemäß einer Weiterbildung der Karosserie weist der Kollisionslastpfad ein Plattenelement auf, wobei eine der Stirnseite des Trägers zugewandte Seite des Plattenelements in Bezug auf die Stirnseite des Trägers schräg und teilweise direkt oder indirekt an der Stirnseite des Trägers anliegend ausgebildet ist.According to a further development of the body, the collision load path has a plate element, wherein a side of the plate element facing the front side of the plate element is obliquely and partially directly or indirectly attached to the front side of the carrier with respect to the front side of the plate element.
Das Plattenelement, insbesondere die der Stirnseite zugewandte Seite des Plattenelements, bildet in diesem Fall die Lastebene aus, die schräg zu der Stirnseite des Trägers verläuft. Wenn bei einer Kollision das Plattenelement gegen die Stirnseite des Trägers gedrückt wird, so wird es zu Beginn nicht gegen die gesamte Stirnseite des Trägers, sondern nur gegen einen Teil der Stirnseite des Trägers gedrückt, so dass eine anfänglich aufzubringende Kraft, bei der der Träger versagt, reduziert ist und eine wie vorstehend beschriebene Kraftspitze verringert ist. Für eine Energieabsorption bzw. einen Energieabbau ist ein möglichst gleichmäßiger Kraftverlauf über einen Weg vorteilhaft. Eine anfängliche elastische Verformung des Trägers unter der Kollisionslast ist bei der geringeren Lasteinleitfläche in den Träger geringer, so dass auch die anfängliche Kraftspitze geringer ist.In this case, the plate element, in particular the side of the plate element facing the front side, forms the load plane that runs obliquely to the front side of the carrier. If, in the event of a collision, the plate element is pressed against the end face of the carrier, it will not at first against the entire end face of the carrier, but only pressed against a part of the end face of the carrier, so that an initially applied force, in which the carrier fails, is reduced and a force peak as described above is reduced. For energy absorption or energy reduction, the most uniform possible course of force over a path is advantageous. An initial elastic deformation of the carrier under the collision load is less at the lower load insertion area in the carrier, so that the initial force peak is lower.
Bevorzugt weist bei der Karosserie der Kollisionslastpfad zusätzlich zu dem Plattenelement einen Stoßfängerquerträger und insbesondere ein Deformationselement auf. Das Deformationselement soll bei kleinen Kollisionen bis zu einer Kollisionsenergieschwelllast eine Energieabsorption durch Deformation bewirken, so dass bis zu der Kollisionsenergieschwelllast keine weiteren tragenden Elemente, insbesondere der Träger, beschädigt werden. Der Stoßfängerquerträger kann ein vorderer Stoßfängerquerträger oder ein hinterer Stoßfängerquerträger sein. Im Falle des vorderen Stoßfängerquerträgers ist der Träger bevorzugt der vordere Längsträger. Vorteilhaft ist der Stoßfängerquerträger über ein sogenanntes Deformationselement mit dem Plattenelement gekoppelt, wobei das Plattenelement als Verbindungselement zwischen dem Deformationselement und der vorderen Stirnseite des Trägers dient. Alternativ kann das erfindungsgemäße Plattenelement auch mit der hinteren Stirnseite des Trägers gekoppelt sein und erfindungsgemäß mit dem Träger zusammenwirken.In the case of the body, the collision load path preferably has, in addition to the plate element, a bumper cross member and in particular a deformation element. The deformation element is intended to cause energy absorption by deformation in small collisions up to a collision energy threshold load, so that no further supporting elements, in particular the carrier, are damaged up to the collision energy threshold load. The bumper cross member may be a front bumper cross member or a rear bumper cross member. In the case of the front bumper cross member, the carrier is preferably the front side member. Advantageously, the bumper cross member is coupled via a so-called deformation element with the plate member, wherein the plate member serves as a connecting element between the deformation element and the front end side of the carrier. Alternatively, the plate element according to the invention may also be coupled to the rear end side of the carrier and according to the invention cooperate with the carrier.
In einer besonderen Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Karosserie kann die Stirnseite des Längsträgers im Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Längsachse des Trägers verläuft, schräg ausgebildet sein.In a particular embodiment of the body described above, the end face of the longitudinal member may be formed obliquely with respect to a plane which is perpendicular to a longitudinal axis of the carrier.
Mit anderen Worten ist der Träger zumindest an einem Ende abgeschrägt ausgebildet. Dies ist bei einer Herstellung des Trägers besonders vorteilhaft, da der Träger einfach durch schräges Abschneiden an einem seiner Enden erfindungsgemäß hergestellt werden kann. Hiermit kann also mit besonders einfachen Mitteln ein Versagensverhalten des Trägers, insbesondere durch Abschrägen des Trägers, vorteilhaft gesteuert werden.In other words, the carrier is formed chamfered at least at one end. This is particularly advantageous in a production of the carrier, since the carrier can be produced according to the invention simply by oblique cutting at one of its ends. Hereby, therefore, a failure behavior of the carrier, in particular by chamfering the carrier, can advantageously be controlled with particularly simple means.
Alternativ oder zusätzlich zur Abschrägung der Stirnseite des Trägers in Bezug auf seine Längsachse kann der Träger insgesamt schräg zu der Lastebene, die beispielsweise durch die zugewandte Seite des Plattenelements gebildet wird, ausgebildet sein.As an alternative or in addition to the chamfering of the front side of the carrier with respect to its longitudinal axis, the carrier as a whole may be formed obliquely to the load plane, which is formed, for example, by the facing side of the plate element.
Die Stirnseite des Trägers kann bevorzugt derart ausgebildet sein, dass sie in einer Ebene liegt.The end face of the carrier may preferably be designed such that it lies in a plane.
Gemäß einer Weiterbildung der Karosserie der vorliegenden Erfindung ist der Träger ein Profil mit einem offenen Querschnitt oder ein Profil mit einem geschlossenen Querschnitt. Bevorzugt ist der geschlossene Querschnitt ein sogenanntes Flechtprofil.According to a development of the body of the present invention, the carrier is a profile with an open cross section or a profile with a closed cross section. Preferably, the closed cross-section is a so-called braided profile.
Vorteilhaft ist insgesamt die Stirnseite in Bezug auf den Kollisionslastpfad derart ausgebildet, dass zu Beginn der Kollision eine Last lediglich auf einen Teil der Stirnseite wirkt, zum Beispiel auf einen Punkt als eine Punktlast oder Linie als eine Linienlast oder auf eine zumindest kleinere Flächen als Flächenlast auf die Stirnseite des Trägers wirkt. Mit anderen Worten soll die Kollisionslast über den Kollisionslastpfad nicht auf die gesamte Stirnseite des Trägers sondern nur auf einen Teil der Stirnseite des Trägers wirken.Advantageously, overall, the end face is designed with respect to the collision load path such that at the beginning of the collision, a load acts only on a part of the front side, for example at a point as a point load or line as a line load or on an at least smaller area as a surface load the front of the wearer acts. In other words, the collision load should not act on the entire end face of the carrier via the collision load path but only on a part of the front side of the carrier.
Der Träger ist insbesondere derart ausgebildet, dass er ab einer vorgegebenen Kollisionsschwelllast an der Stirnseite beginnend spröde versagt.The carrier is in particular designed such that it starts brittle starting from a predetermined collision threshold load on the front side.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann der Träger an den Kanten der Stirnseite auch angefast sein.According to one embodiment of the present invention, the carrier can be chamfered at the edges of the front side as well.
Dies reduziert weiter vorteilhaft eine Kontaktfläche zwischen der der Stirnseite zugewandten Seite des Plattenelements.This further advantageously reduces a contact area between the end face of the plate member.
Vorstehend beschriebene Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich unterschiedlich miteinander kombiniert werden.The above-described features and developments of the invention can be combined as far as possible different from each other.
Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren.Below is a brief description of the figures.
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf
Der Längsträger
In einem Kollisionsfall, d. h. bei einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs, wird die Kollisionslast von dem Kollisionshindernis auf den nicht gezeigten Stoßfängerquerträger, das nicht gezeigte Deformationselement und schließlich das Verbindungselement
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf
Insbesondere sind Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, wobei eine Erläuterung der Merkmale, die das zweite Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam hat, im Wesentlichen weggelassen ist.In particular, differences from the first embodiment are explained, and an explanation of the features that the second embodiment shares with the first embodiment is substantially omitted.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel hat ein Längsträger
Eine Wirkungsweise im Kollisionslastfall bei einer Kollisionslast aus der Richtung
Im Weiteren ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
Im Unterschied zu dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine hintere Stirnseite
Bei einem Lastfalls, d. h. einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs, wird eine Last von vorne aus der Richtung
Gemäß einem weiteren nicht dargestellten vierten Ausführungsbeispiel kann auch die einer Stirnseite des Längsträgers zugewandte Seite eines Plattenelements gegenüber der Stirnseite des Längsträgers schräg ausgebildet sein, so dass ein Winkel zwischen dem Plattenelement und der Stirnseite gebildet ist. Mit anderen Worten hat das Plattenelement eine abgeschrägte Stirnseite. Damit erfolgt ebenso wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispielen eine Lastkonzentration im Falle einer Kollision, deren Last über das Plattenelement in den Längsträger eingeleitet wird.According to a further not shown fourth embodiment, the one end face of the longitudinal member facing side of a plate member opposite the end face of the longitudinal member may be formed obliquely, so that an angle between the plate member and the end face is formed. In other words, the plate member has a beveled end face. Thus, just as in the first to third embodiments, a load concentration in the event of a collision, the load is introduced via the plate member in the side member.
Grundsätzlich ist auch eine beliebige Kombination der Ausführungsbeispiele möglich. Insbesondere ist können auch beide Stirnseiten eines Längsträgers schräg zu einem Kollisionslastpfad ausgebildet sein.In principle, any combination of the embodiments is possible. In particular, both end faces of a longitudinal member may be formed obliquely to a Kollisionslastpfad.
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Legal Events
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |